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針對串聯(lián)LED照明的電路保護(hù)優(yōu)化策略

2013-12-13 17:19:15 來源：http://ic.big-bit.com/ 作者：Phillip Havens, Jim Colby, Teddy To 點擊：1253

高亮度的LED，因其藍(lán)寶石基板，對鄰近的雷擊閃電攻擊造成的電壓瞬變非常敏感。即使是在家庭應(yīng)用，LED串仍需要靜電放電(ESD)保護(hù)裝置，以確保整個組件長期、可靠的運(yùn)行。在缺少這種保護(hù)的條件下，如果串聯(lián)中的一個LED出現(xiàn)故障，并斷開電路，所有其他的LED燈將關(guān)閉。

LED照明系統(tǒng)保護(hù)

很多的保護(hù)裝置可以用于電源與$LED驅(qū)動，且有許多出版物可以對選擇提供指導(dǎo)。圖1中的電路是演示LED路燈照明系統(tǒng)中的開關(guān)電源保護(hù)的舉例。在該電路中，交流電熔斷器提供了基本的防火保護(hù)，以應(yīng)對可能造成過流條件的主要系統(tǒng)故障，但是必須能夠容忍3KA至6KA以上的浪涌，而不出現(xiàn)斷路。在下游組件出現(xiàn)故障的情況下，直流熔斷器可用于直流-直流轉(zhuǎn)換器或LED驅(qū)動電路中的快速過流保護(hù)。

圖1：LED街道照明電路舉例，包括與開關(guān)電源(SMPS)相關(guān)的保護(hù)裝置

在電路的交流電輸入側(cè)，還需要處理過壓事件與電壓瞬變。它們通常是由附近的雷擊造成的，但也可能通過電力線上的瞬間狀態(tài)變化產(chǎn)生。用于過壓條件的典型保護(hù)裝置是金屬氧化物壓敏電阻(MOV)，可以與瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)相結(jié)合。用于電源保護(hù)的電路還需要與地面隔離，防止可能的電擊危險(這些規(guī)格都包含在IEC/UL 60950-1, UL 1449與IEC/UL 6500)。圖2顯示了達(dá)到這些要求的解決方案。該設(shè)計結(jié)合了含有$瞬態(tài)電壓抑制器的金屬氧化物壓敏電阻。

圖2：用于LED照明的電源輸入過壓保護(hù)方案舉例

此外，也應(yīng)考慮把過壓保護(hù)用于$LED驅(qū)動芯片。適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙萜鳎B同為線路驅(qū)動器額定電源電壓的TVS裝置，將提供一個非常穩(wěn)定的設(shè)計。一些LED驅(qū)動器制造商把感知開路LED串的電路列入，但該電路不應(yīng)與保護(hù)串的電路相混淆，或如果LED出現(xiàn)故障，要保持LED串處于運(yùn)行狀態(tài)。

單個LED保護(hù)

LED串內(nèi)部(圖3)的旁路保護(hù)裝置，可以使該串在單個LED出現(xiàn)故障斷開時，繼續(xù)運(yùn)行。通過限制整個LED串上的任何過剩電流或電壓，有助于保護(hù)LED驅(qū)動器。

圖3：使用適當(dāng)旁路保護(hù)裝置保護(hù)LED串中的單個LED，不僅能夠保持LED串仍舊能夠照明，而且也有助于保護(hù)LED驅(qū)動器免受過電流與過電壓(可能因LED故障造成)。

當(dāng)提到保護(hù)單個LED時，在LED串內(nèi)部需要安裝串聯(lián)電路的支路，選擇正確的保護(hù)裝置是至關(guān)重要的。這要求理解潛在的LED故障機(jī)理及不同類型保護(hù)裝置的工作原理。這種理解有助于電路設(shè)計者選擇合適的裝置，包括有一個LED因斷路原因出現(xiàn)故障時，能夠保持系列LED串仍舊運(yùn)行的裝置。

LED控制與故障模式：

串聯(lián)的LED串由恒定電流驅(qū)動，該恒定電流由把串聯(lián)LED串驅(qū)動為充分亮度、顏色與強(qiáng)度的$開關(guān)電源產(chǎn)生。該恒流電流源提供了對LED組亮度的更好控制以及更均勻的LED組亮度。LED是一種易碎的固態(tài)器件，本質(zhì)上是二極管，構(gòu)造為P-N結(jié)，在正向偏壓時，能夠發(fā)光。主要的LED失效機(jī)理本質(zhì)上是機(jī)械與熱力，包括熱循環(huán)、熱沖擊及在高溫下(可能造成絲焊老化與故障)運(yùn)行的LED。由于金屬會發(fā)生氧化，且隨著時間推移會變脆，LED發(fā)生故障的可能性會增加。ESD事件或附近雷擊造成的電涌是LED發(fā)生故障的另一個常見原因。

保護(hù)裝置選擇的電路參數(shù)：

選擇LED保護(hù)裝置中的主要參數(shù)是單個LED額定電流與額定功率，正向工作電壓及$LED驅(qū)動器恒流輸出電壓。典型高亮度LED額定功率在1瓦特與3瓦特之間。額定功率上的高亮度LED最大電流消耗可以通過以下公式簡單確定：

I = P/Vf

其中I是電流，P是LED額定功率，VF是LED正向電壓。LED在不同的額定功率范圍內(nèi)都可供使用，因此這些值相應(yīng)地有所不同。同時，發(fā)射不同波長(顏色)的LED有不同的電壓降。例如，與白色LED相比，紅色LED通常有更低的VF，會消耗更多電流。主要的可靠性問題是，如果一個高亮度LED出現(xiàn)故障，形成開路，高亮度LED串如何連續(xù)操作。在需要高可靠性光源的應(yīng)用中，這個問題是至關(guān)重要的。

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關(guān)于穩(wěn)壓二極管跟小編一起來聊聊吧

本文主要介紹了再使用穩(wěn)壓二極管要注意的三個方面，第一是在電路中必須反接、第二是電壓要高于穩(wěn)壓二極管的電壓才可以穩(wěn)壓、第三是一個穩(wěn)壓二極管達(dá)不到穩(wěn)壓可以用多幾個，但必須要串聯(lián)。
分享五點穩(wěn)壓二極管小知識跟我一起看看吧

本文主要介紹了穩(wěn)壓二極管是啥，它可以使用在那些方面，它的主要作用是啥，它與普通二極管有什么不同；最后還對穩(wěn)壓二極管的五個參數(shù)進(jìn)行說明分別是，工作電壓、工作電流、最大工作電流、最大耗散功率和動態(tài)電阻。
分享幾點穩(wěn)壓二極管知識一起來看看吧

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